郑春松+严培晶+付长龙+叶蕻芝+吴广文+李西海+刘献祥
【摘 要】意图：从化合物-靶点效果网络的视点，讨论羌活在医治骨关节炎关节痛苦中的效果，然后提醒其抗炎镇痛效果。办法：从北京大学天然产品库中查找羌活的化学成分，树立羌活化合物的分子数据集；以白细胞介素-1β、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α和诱导型一氧化氮合酶为骨关节炎痛苦的医治靶点，运用分子对接和生物网络技术，构建羌活化合物-抗炎镇痛靶点效果网络，剖析羌活抗炎镇痛的效果特色。成果：羌活抗炎镇痛的活性成分有32个化合物，首要为香豆素苷类和有机酸类；约59.38%的化合物能效果于1个靶点，仅有9.38%的化合物能效果≥3个靶点，其效果联系曲线遵从幂函数p（k）=
k-1.96233规则，反映了羌活抗炎镇痛存在“一对多，多对一”的非线性特色。定论：化合物-靶点效果网络直观显现了羌活的抗炎镇痛效果，并且，网络中的化合物为往后进一步的试验验证和骨关节炎关节痛苦医治新药研制供给参阅。
【要害词】 骨关节炎；羌活；抗炎镇痛；化合物-靶点效果网络；痹证
Verifying the Anti-inflammatory and Analgesic Effects of Qianghuo from the Compound-target
Network Perspective
ZHENG Chun-song，YAN Pei-jing，FU Chang-long，YE Hong-zhi，WU Guang-wen，LI Xi-hai，LIU Xian-xiang
【ABSTRACT】Objective：To explore the role of qianghuo（Notopterygium inchum Ting ex H，T.Chang）in the treatment of osteoarthritis from the compound-target network perspective so as to reveal its anti-inflammatory and analgesic effects.Methods：The chemical constituents of qianghuo were searched from the natural product library of Peking University to establish the molecular data sets of qianghuo compounds.Taking interleukin-1β，interleukin-6，tumor necrosis factor-α and inducible nitric oxide synthase as therapeutic targets for pain in osteoarthritis and using molecular docking and biological network technology，a qianghuo compound-anti-inflammatory and analgesic target network was established to analyze the anti-inflammatory and analgesic effects of qianghuo.Results：There were 32 compounds in qianghuo as the active ingredients with anti-inflammatory and analgesic effects，which were mainly coumarin glycosides and organic acids.Approximately 59.38% of the compounds could act on one target and only 9.38% of the compounds could act on more than 3 targets.The correlation curves followed the power function p（k） = k-1.96233，which reflected that the analgesic and anti-inflammatory effects of qianghuo had the nonlinear characteristics of "one to many，many to one".Conclusion：Compound-target network intuitively shows the anti-inflammatory and analgesic effects of qianghuo，and compounds in the network provide reference for further experimental verification and drug development for the treatment of osteoarthritic pain.
【Keywords】 osteoarthritis；qianghuo；
anti-inflammatory and analgesic effects；
compound target network；bi syndrome
痹證是风寒湿等外邪侵袭人体，致使闭阻经络、气血运转不畅的一类疾病，临床表现为肌肉、筋骨、关节发作酸痛、麻痹、重着、屈伸晦气，乃至关节肿大火热等[1]。其间，痛苦和肿胀为最常见的临床表现，严重影响了患者的日子质量[2]。由此，镇痛、抗炎消肿效果已成为点评药物医治痹证效果的重要目标，也成为医治痹证的良好开端[1，3]。黄仰模等[4]经过《金匮要略》中对关节痛苦的论说，提醒了祛除风寒湿邪是关节痛的首要治法。因而，以具有祛风寒湿成效的中药为研讨目标，从药效物质基础（活性成分）和靶点的视点，研讨其抗炎镇痛的效果，将有助于中医药防治痹证的现代阐释。
羌活在《神农本草经》中被列为上品，是蠲痹汤、羌活地黄汤等名方的重要组成药物，其辛散祛风、味苦燥湿、性温散寒，具有祛风胜湿止痛的成效，主治风寒湿痹肢节痛苦[5-7]。现代研讨标明，羌活水煎液具有明显的抗炎镇痛效果[8]，可是，其详细的活性成分和效果靶点未见报导。骨关节炎（osteoarthritis，OA）作为痹证的代表性疾病之一，临床医治的首要意图之一即缓解关节痛苦[9]。因
此，本文以OA为痹证研讨目标，根据核算机模仿办法[10-11]，从化合物-靶点彼此效果的视点，研讨羌活化合物-抗炎镇痛靶点的效果网络，以期进一步清晰羌活抗炎镇痛的效果，为其医治OA关节痛苦供给新根据。
1 资料与办法
1.1 试验资料 羌活分子数据集，OA抗炎镇痛相关的蛋白数据集。
1.2 试验设备 本文是根据Windows体系的核算模仿与数据建模渠道Discovery Studio ?（简称DS）完结的。核算过程中除非特别阐明，所选用的参数均为缺省值。一切核算作业皆在北京大学化学与分子工程学院核算机模仿试验室完结。
1.3 方 法
1.3.1 羌活和蛋白分子数据集树立 从北京大学天然产品库中下载羌活的化学成分[12]，合计96个。在DS模仿渠道上，树立羌活分子数据集。根据医治靶数据库（Therapeutic Target Database）[13]和文献[14-21]，断定与OA抗炎镇痛相关的白细胞介素（IL）-1β、IL-6、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）为研讨靶点。在RCSB Protein Data Bank上[22]，别离下载其蛋白质-配体复合物晶体结构，其代码别离为3O4O、1ALU、2AZ5和3HR4。在DS模仿渠道上，树立蛋白分子数据集。
1.3.2 羌活化合物-靶点效果网络构建 羌活分子集配体与抗炎镇痛相关靶点在DS软件的LigandFit模块中进行分子对接[23]。详细如下：蛋白结构去溶剂、去配体、加氢处理后，以其所含的活性原配体来断定活性位点；在“Input Ligands”模块中输入羌活分子集的sd文件。运用蒙特卡罗办法对配体进行构象采样、Dreiding力场下进行打分，保存得分最高的构象，对对接成功的配体DOCK-SCORE进行排序。大于原配体DOCK-SCORE的配体，视为羌活抗炎镇痛的活性成分[24]。将上述化合物与靶点当作节点，两者彼此效果用边表明。选用Cytoscape软件构建羌活化合物-靶点效果网络[25]。经过该软件的Plugins面板下Network Analysis剖析羌活中化合物与靶点的效果状况。此外，界说度散布p（k）为网络中节点度值为k的概率[26]，由此得到网络度的散布状况，来提醒羌活抗炎镇痛的效果特色。
2 结 果
2.1 羌活抗炎镇痛的化合物 本文以IL-1β、IL-6、TNF-α和iNOS为抗炎镇痛的虚拟药理挑选模型，以各自蛋白结构上的配体按捺剂DOCK-SCORE为阈值，从羌活中挑选出与IL-1β、IL-6、TNF-α和iNOS结合较好的化合物别离为27，12，8，2个，见表1。成果显现了羌活抗炎镇痛的活性成分首要为香豆素苷和有机酸类化合物。
2.2 羌活活性成分和炎性靶点联系 构建了羌活的化合物-靶点效果网络，见图1。成果显现，网络中有36个节点（包含4个靶蛋白节点和32个化合物节点），大部分化合物节点坐落网络的周边，仅能与一个靶蛋白节点衔接，而仅有少量的化合物节点坐落中心，能够与多个靶蛋白节点衔接。由此经过Network Analysis模块剖析了化合物-靶点效果网络中重要节点的网络特征，见表2。成果显现，羌活效果的要害靶点为IL-1β、IL-6和TNF-α，其要害的活性成分为UNPD126568、UNPD191127、UNPD70991、UNPD79883等，均为香豆素类成分。
2.3 羌活活性成分抗炎镇痛的效果特色 为了进一步剖析羌活的化合物-靶点效果网络，本文核算了该网络化合物节点度的散布，见图2。成果发现约59.38%的化合物能效果于1个靶点，仅有9.38%的化合物能效果≥3个靶点，其化合物-靶点的效果联系曲线遵从幂函数p（k）=k-1.96233规则，反映了羌活中化合物与靶点的效果具有“一对多，多对一”的非线性特色。
3 讨 论
OA的首要临床表现为关节痛苦，即炎性痛苦和神经病理性痛苦。前者首要是炎症细胞因子引起的炎症所造成的，后者是炎症细胞长期影响骨关节周围的末梢神经所造成的。由此现在学者普遍认为，OA关节痛苦原因是炎症细胞因子经过直接或直接的途径诱导痛觉过敏引起[14]。有研讨显现，IL-1β能够直接效果于周围痛觉感受器，发生痛敏，并且，阻断IL-1β的发生能够起到抗炎镇痛的效果[16-17]。IL-6在OA的痛苦传递中起到要害的效果，可增加TNF-α受体的表达[18]。TNF-α在软骨细胞或滑膜细胞中能诱导脊髓和背根神经节内IL-6的上谐和神经病理性痛苦[19]。此外，iNOS特异性按捺剂能够发生镇痛效果，其表达与炎性痛苦的保持阶段有关[20-21]。因而，本文以IL-1β、IL-6、TNF-α和iNOS为OA抗炎镇痛的虚拟药理挑选模型。
因为中药有用成分多为小分子物质，是经过与体内的生物靶点彼此效果发生药效的，这种效果能够经过分子模仿来核算[27]。近年来，根据分子模仿的网络药理学已经成为从中药中发现活性化合物以及讨论其效果机制的重要手法[28-29]。由此本文构建了羌活抗炎镇痛的化合物-靶点效果网络，其网络节点的度和介数被用于点评化合物和靶点在网络中的重要性[29]。从化合物的网络特征看，羌活中大部分化合物只能效果1个靶点，仅有少量能够效果多个靶点，最大数目到达4个。表2显现了度和介数值前3位的化合物节点为UNPD126568、UNPD191127和UNPD70991，屬于香豆素苷。提示羌活抗炎镇痛的药效物质基础为活性成分群，起到要害效果的是香豆素苷类化合物，可溶于水，与文献报导羌活水煎液具有抗炎镇痛效果彼此印
證[8]，是未来从羌活中开发医治OA关节痛苦的“稠浊药物（promiscuous drugs）”的重要来历[30]，也是未来提取别离活性试验要点重视的部位。从靶点的网络特征看，表2显现了度和介数值前3位的靶点节点为IL-1β、IL-6和TNF-α，提示羌活的要害效果靶点为IL-1β、IL-6和TNF-α，其抗炎镇痛效果机制可能与按捺炎症细胞因子直接或直接诱导痛觉过敏有关。在必定层面上反映了羌活在OA关节痛苦医治中的使用价值。
总归，本文以化合物-靶点彼此效果为切入点，直观显现了羌活化合物与抗炎镇痛靶点的非线性效果特色，既猜测了羌活医治OA关节痛苦的活性成分，又清晰了其效果靶点。未来将提取羌活的香豆素苷类成分，以大鼠膝OA和IL-1β诱导的退变关节软骨细胞为模型[31-32]，展开“中药-有用部位-有用成分-临床表型”的体系层次研讨，进一步验证羌活的抗炎镇痛效果，为从羌活中开发OA关节痛苦的医治新药供给新根据。
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收稿日期：2017-01-05；修回日期：2017-04-10
